高保真VSP波场分离方法研究

三维VSP资料中,各种不同类型的波混杂一起形成复杂的波场.因此,波场分离是三维VSP数据处理关键的第一步.从不同波场的偏振方向和传播方向之差异着手,提出了一种高保真的VSP波场分离方法.首先通过射线追踪和偏振滤波的结合,把复杂波场(分解为简单波场;然后根据简单波场中不同波的传播方向截然相反的特点,进行方向滤波,达到波场分离的目的.实际数据处理表明,与常规波场分离方法相比,本方法大大降低了混波作用以及由此而生的波形畸变.     

中国数字地震台网(CDSN)单台站P波偏振分析

偏振分析可以定量描述地震波的质点运动。 P波质点运动在水平方向上发生偏振, 使得传播方向会偏离台站与地震震源之间大圆弧的方向。 P波偏振分析可以用来约束地下结构以及反映地震各向异性, 提供与剪切波分裂等手段不同的证据。 本文介绍并使用主成分分析(Principle Component Analysis, PCA)的方法, 计算了单一地震台的P波偏振, 同时, 利用谐和分析, 对台站下方的各向异性进行了分析。 将P波偏振分析应用到中国数字地震台网(China Digital Seismograph Network, CDSN)的四个台站10年左右的数据, 筛选并分析了震相清晰、 信噪比高的远震三分量初至P波的质点运动, 拟合出四个台站接收到的地震事件后方位角与P波水平偏离角度之间的三角函数曲线, 计算出拉萨台、 昆明台下方上地幔各向异性的偏振方向分别为66°和57°, 大致呈现北东东方向。     

The characteristics of shear wave splitting in the source region of the April 20, 2013 Lushan earthquake

Using seismic data of the aftershocks sequence of the April 20, 2013 Lushan earthquake recorded by seismic temporary and permanent stations in the source region, with the visual inspection of particle motion diagrams, this paper preliminarily contains the polarization directions of fast shear wave and the time-delays of split shear waves at every station, and analyzes the crustal anisotropic characteristics in the source region. In the study area, the polarization directions at stations BAX, TQU, L132, L133, L134, and L135 are northeast, which is consistent with the strike of Dachuan–Shuangshi fault. There are two polarization directions at MDS and L131, which are northeast and southeast. The scatter of polarization directions suggests the complex stress field around these two stations where two faults intersect. For the normalized time-delays at every station, the range is 1.02–8.64 ms/km. The largest time-delay is from L134 which is closest to the mainshock, and the smallest one is from L133. The variations in time-delays show the decreasing at stations BAX, L134, and L135 because of the stress–relaxation after earthquake.     

2019年四川长宁MS6.0地震序列S波分裂变化特征

本文采用质点运动判别与偏振分析相结合的方法对2019年四川长宁MS6.0地震震源区10个台站于2013年4月25日至2019年7月31日记录到的波形数据进行S波分裂参数测定,其中9个台站获取4条以上有效S波分裂参数.结果表明,震源区各台站的S波分裂参数不仅在空间上存在分区特征,还会随时间发生改变.快波偏振方向在空间上的...     

汶川地震断裂带科学深钻WFSD-3附近上地壳S波分裂特征

为配合汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD),中国地震局地球物理研究所在四川省绵竹市天池乡和灌县—安县断裂附近分别架设了15套微震仪器和17个短周期地震台.基于WFSD-3附近的微震、短周期和区域台网的固定台站记录的近震数据,通过横波窗内S波分裂计算,得到其上地壳各向异性参数,即快波偏振方向和慢波的时间延迟,并分析了研究区的上地壳各向异性特征.结果显示,研究区大部分区域的快波偏振方向为NE向,与龙门山断裂带走向一致,但在研究区微震台阵布设小区域内,快波偏振方向表现出东西分区特征,东部为NE向,西部为NW向.上地壳各向异性主要是受到岩层中随应力分布排列的微裂隙和岩石或矿物结构的影响,研究区内快波偏振方向主要表现为NE方向,与断裂走向一致,反映了研究区上地壳各向异性主要受控于结构控制的各向异性,局部区域的快波偏振方向为NW向,与区域最大主压应力方向一致,说明区域应力场对研究区上地壳各向异性也有影响.通过分析微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以反映区域应力场的变化情况.微震台阵的慢S波时间延迟在2012、2013年较为离散,在2014年有收敛的趋势,反映了强震后区域应力场逐渐稳定的趋势.     

喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征

本文利用雅鲁藏布江下游台阵的16个台站2016年度的近震数据,通过横波窗内的横波分裂测量,在各台站总计得到369个有效的横波分裂参数对,分析得出喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征。空间上,各台站的快波偏振优势方向整体上自西向东由近EW向,转为NE向,然后转向近NS或NNE向,最后转向NW向。大部分靠近或位于活动断裂带上的台站的快波偏振优势方向与断裂的走向一致,主要体现在墨竹工卡断裂上的ZOS台,雅鲁藏布江断裂上的WOL,NYG,ZIB和DOJ台站,墨脱断裂上的BEB和DEX台站,以及迫龙—旁辛断裂上的BAX和DAM台站;而距离雅鲁藏布江断裂西段和东段各有一定距离的LAD和YIG台站,以及位于雅鲁藏布江断裂东段与嘉利断裂交会处的TOM台的快波偏振优势方向与断裂走向存在一定角度,但其与喜马拉雅东构造结主压应力场方向NNE向基本一致。上地壳各向异性整体体现了结构控制和应力控制的特征,但各台站的横波分裂参数并未表现出随时间的规律变化特征,这可能与2016年研究区地震活动强度较弱有关。研究区各台站间存在较大的横波分裂参数差异和自身离散度,反映出东构造结复杂的构造特征和剧烈的变形作用。      

台站地震资料的时频域自适应极化分析和滤波

提出一种自适应协方差的时频域极化滤波方法。该方法在广义S变换时频方法的基础上,构造时频域自适应协方差矩阵,通过特征分析计算时频域瞬时极化参数,设计极化滤波器,实现多分量地震极化分析和滤波。其优势在于协方差矩阵的分析时窗的长度由多分量地震数据的瞬时频率确定,可以自适应于有效信号的周期,在每个时频点计算极化参数不需要进行插值处理;结合时间频率信息,解决在时间域或频率域波形或频率重叠的信号具有明显的直观性。模型数据及实际三分量台站地震数据处理结果表明,该极化滤波方法在台站地震资料分析和处理方面具有很好的直观性和较高的分辨率。     

Variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake region

In this paper, variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake sequence were studied. By analyzing shear wave particle motion of local events in the shear wave window, the fast polarization directions and the delay time between fast and slow shear waves were derived from seismic recordings at eight stations on the southern segment of the Longmenshan fault zone. In the study region, the fast polarization directions show partition characteristics from south to north. And the systematic changes of the time delays between two split shear waves were also observed. As for spatial distribution, the NE fast polarization directions are consistent with the Longmenshan fault strike in the south of focal region, whereas the NW fast direction is parallel to the direction of regional principal compressive stress in the north of focal region. Stations BAX and TQU are respectively located on the Central and Front-range faults, and because of the direct influence of these faults, the fast directions at both stations show particularity. In time domain, after the main shock, the delay times at stations increased rapidly, and decreased after a period of time. Shear-wave splitting was caused mostly by stress-aligned microcracks in rock below the stations. The results demonstrate changes of local stress field during the main shock and the aftershocks. The stress on the Lushan Ms7.0 earthquake region increased after the main shock, with the stress release caused by the aftershocks and the stress reduced in the late stage.     

鄂尔多斯块体西侧地壳各向异性初步研究

利用宁夏区域台网记录的2009年1月至2014年9月的近场小震波形资料, 使用剪切波分裂系统分析方法SAM方法, 对位于青藏高原东北缘的鄂尔多斯块体西侧进行了地壳各向异性研究, 共得到7个台站记录到的19条有效数据。 研究发现, 受复杂的局部构造、 应力场及断裂分布的影响, 研究区地壳各向异性在空间分布上呈现出分区性特点。 受区域构造应力场的控制, 台站的快剪切波偏振方向与区域构造应力的主压应力方向基本一致。 在构造上, 大致以中部的三关口—牛首山NNW向断裂为界, 可以分为南北两部分。 本研究显示, 以快剪切波偏振方向空间分布特征为划分依据, 大致以37°N为界划分南北部, 北部区域的快剪切波偏振方向为近N-S向, 与按构造划分的青藏高原东北缘—鄂尔多斯块体西侧北部区域主压应力场一致; 南部区域的快剪切波偏振方向为近E-W向, 同样与按构造划分的区域主压应力场一致。     

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

Crustal seismic anisotropy in Yunnan, Southwestern China

Using seismic data recorded by Yunnan Telemetry Seismic Network from January 1, 2000, to May 31, 2005, the polarization directions of fast shear waves are obtained at 15 seismic stations by SAM technique, which is a systematic analysis method on shear-wave splitting. The results show that predominant directions of polarizations of fast shear waves at most stations are mainly nearly in the N–S or NNW directions in Yunnan. The predominant polarization directions of fast shear waves at stations located on the active faults are consistent with the strike of active faults, directions of regional principal compressive strains from GPS measurement, and directions of regional principal compressive stress. A few of the stations show that polarization patterns of fast shear waves are more complicated or inconsistent with the strike of active faults and the directions of principal GPS compressive strains; these stations are always located at the junction of several faults. We conclude that the predominant polarization direction of fast shear waves indicates that the direction of the in situ maximum principal compressive stress is controlled by multiple tectonic aspects, such as the regional stress field and faults.     

四川区域地震台网的剪切波分裂研究

通过对成都数字地震台网2000年5月1日——2006年12月31日6年多资料的分析,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川地区8个地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明,四川地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,大多数与对选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,或与区域主压应力方向一致. 但复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果, 造成台站的快剪切波偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致, 或与区域主压应力相差较大的现象.      

山西地区地壳剪切波分裂特征

通过对山西数字地震台网2000年6月—2012年12月的波形记录资料的分析, 使用剪切波分裂系统分析方法, 即SAM综合分析方法, 获得了山西地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明: 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向基本一致; 个别距离断裂较远的台站的快剪切波偏振优势方向与震源机制解及GPS主压应变方向完全一致; 少数位于几条断裂交汇处的台站的快剪切波偏振优势方向则较为复杂, 与活动断裂的走向和GPS主压应变方向均不一致, 反映了该地区断裂背景和应力分布特征的复杂性.      

云南地区地壳介质各向异性——快剪切波偏振特性

通过对云南遥测地震台网2000年1月1日——2003年12月31日4年资料的分析, 使用剪切波分裂SAM综合分析方法,获得了云南地区10个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明, 云南地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为近N——S或NNW方向; 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向一致;与GPS主压应变方向一致,与区域主压应力方向基本一致;少数台站的快剪切波偏振较为复杂,或与活动断裂的走向及GPS主压应变方向不一致. 这样的台站总是位于几个断裂的交会处,反映了复杂的断裂背景和复杂的应力分布特征. 快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向,受到区域应力场和断裂分布等多种因素的控制.      

四川宜宾地区S波分裂特征

本文采用纵横比与偏振分析相结合的方法测定了2013年4月25日~2015年12月31日四川宜宾地区10个台站S波分裂参数,即快波偏振方向和慢波延迟时间。结果表明,华蓥山断裂两侧台站呈现不同的快波偏振优势方向,断裂带以西的台站偏振优势方向为NW向,与区域应力场方向一致;位于断裂带以东的台站优势偏振方向为NE向,与断裂走向一致。在地震密集分布区域内的CNI台的优势偏振方向为NE向,与台站附近的断裂带走向基本一致。研究区域南段的3个台站(JLI、YAJ、XWE)优势偏振方向近NS向。各个台站平均慢波延迟时间在3.07~11.95ms/km范围内,慢波延迟时间最大的台站是CNI台,距离2013年4月25日06时10分M_L5.2地震震中位置最近,这反映出震源区地震波各向异性程度较强。CNI台站的慢波延迟时间显示,在2015年2月7日M_L4.8地震前观测到慢波延迟时间有明显的上升趋势。     

Seismic anisotropy of the crust in Yunnan, China： Polarizations of fast shear-waves

Introduction Anisotropy of the crust is a common phenomenon(Crampin,1984).Shear-wave splitting can be used to study the earthquake anisotropic characteristic in crust,to analyze crustal stress field condition,and to describe the static and the dynamic state of the related anisotropic parameters(GAO et al,1999).Shear-wave splitting is quite sensitive to anisotropy.The domestic scholars applied shear-wave splitting to studying the crustal anisotropy(YAO et al,1992;GAO and FENG,1990).The st…     

对地震转换波的数字滤波处理

本文讨论运用低通滤波、偏振滤波、频率加强滤波、相关滤波及迭加处理等数字滤波方法,对地震转换波测深资料进行数字处理的方法及效果.数字滤波处理结果在一定程度上提高了记录的信噪比,为准确地进行相位对比和震相识别提供了可靠基础.      

四川锦屏水库地区地壳剪切波分裂特征及蓄水影响初探

利用雅砻江流域地震台网2011年8月1日至2014年12月31日期间及四川省地震台网1个地震台站2008年5月1日至2015年8月31日期间记录的地震观测波形资料,采用剪切波分裂分析得到了四川锦屏水库地区中上地壳各向异性参数,即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,研究区内台站的快波优势偏振方向存在明显的局部特征,左侧4个台站的快波优势偏振方向与区域主压应力方向比较一致,右侧台站优势偏振方向各异.研究发现,台站MLI的快波偏振方向变化与水库水位的变化具有很好的相关性,在2013年7月,水库水位急剧升高到约1800m后,台站的快波偏振方向也发生了90°变化,这是一种被称为90°翻转(90°-flip)的现象.蓄水导致的应力增加(以及可能的渗水)产生的高孔隙压影响了剪切波分裂特征.     

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

S-wave splitting from records of local micro-earthquakes in West Bohemia/Vogtland: An indicator of complex crustal anisotropy

Most S-wave particle motions of local micro-earthquakes in the West Bohemia/Vogtland region display S-wave splitting. The split S waves are usually well defined, being separated in time and polarized in roughly perpendicular directions in the horizontal projection. In most cases, the polarization of the fast S wave is aligned NW-SE (referred to as “normal splitting”), which is close to the direction of the maximum horizontal compression in the region. However, for some ray directions, the polarization of the fast S wave is aligned NE-SW (referred to as “reverse splitting”). The pattern of normal/reverse splitting on a focal sphere is station-dependent, indicating the presence of inhomogeneities in anisotropy. For some stations, the normal/reverse splitting pattern is asymmetric with respect to the vertical axis, indicating the symmetry axes of anisotropy are probably inclined. The presence of inclined anisotropy is confirmed by observations of directionally dependent delay times between split S waves. A complex and station-dependent anisotropy pattern is probably the result of a complicated anisotropic crust characterized by diverse geological structures. The spatial variation of anisotropy probably reflects the presence of a variety of different types of anisotropic rocks in the region.